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생물학

प्रयोगशाला में विषाक्तता परीक्षण के लिए एक Invertebrate मॉडल प्रणाली के रूप में Drosophila का उपयोग करने के लिए प्रायोगिक प्रोटोकॉल

Published: July 10, 2018
doi:
10.3791/57450
,
1Communities for Building Active STEM Engagement,Colorado State University-Pueblo, 2Department of Biology,Colorado State University-Pueblo

Summary

इस पत्र में, हम विभिंन विकासात्मक चरणों में phenotypic outputs की एक सीमा पर और एक से अधिक पीढ़ी के लिए जोखिम के प्रभाव का अध्ययन करने के लक्ष्य के साथ प्रदूषक के लिए जीनस Drosophila में प्रजातियों को उजागर करने के लिए एक विस्तृत प्रोटोकॉल प्रदान करते हैं ।

Abstract

आकस्मिक गुण और बाह्य कारकों (जनसंख्या स्तर और पारिस्थितिकी तंत्र स्तर बातचीत, विशेष रूप से) पारिस्थितिकी महत्वपूर्ण अंतिमबिंदु मध्यस्थता में महत्वपूर्ण भूमिका निभाते हैं, हालांकि वे शायद ही कभी विषाक्तता अध्ययन में विचार कर रहे हैं. D. melanogaster व्यवहार, स्नायविक, और विषालु के आनुवंशिक प्रभावों के लिए एक विषविज्ञान मॉडल के रूप में उभर रहा है, कुछ नाम है । इससे भी महत्वपूर्ण बात, जीनस Drosophila में प्रजातियों आकस्मिक संपत्तियों को शामिल करने और विषविज्ञान अनुसंधान में पारिस्थितिकी प्रासंगिक सवालों का जवाब देने के लिए एक एकीकृत ढांचा दृष्टिकोण के लिए एक मॉडल प्रणाली के रूप में उपयोग किया जा सकता है । इस कागज के उद्देश्य के लिए जीनस Drosophila में प्रजातियों को उजागर करने के लिए प्रदूषकों के लिए एक प्रोटोकॉल प्रदान करने के लिए है phenotypic outputs और पारिस्थितिकी के प्रासंगिक सवालों की एक श्रृंखला के लिए एक मॉडल प्रणाली के रूप में इस्तेमाल किया जाएगा । अधिक विशेष रूप से, इस प्रोटोकॉल 1 के लिए इस्तेमाल किया जा सकता है) संगठन के कई जैविक स्तर लिंक और दोनों व्यक्तिगत और जनसंख्या स्तर के स्वास्थ्य पर विषालु के प्रभाव को समझते हैं; 2) विकासात्मक जोखिम के विभिन्न चरणों में विषालु के प्रभाव का परीक्षण; 3) परीक्षण multigenerational और प्रदूषकों के विकासवादी निहितार्थ; और 4) एक साथ कई दूषित पदार्थों और तनावों का परीक्षण करें ।

Introduction

हर साल लगभग १,००० नए रसायन केमिकल उद्योग द्वारा पेश किए जाते हैं1,2; हालांकि, इन रसायनों का केवल एक छोटा सा प्रतिशत के पर्यावरणीय प्रभावों का वितरण से पहले परीक्षण कर रहे है2,3। हालांकि बड़े पैमाने पर तबाही कर रहे है असामान्य, घातक और जीर्ण जोखिम प्रदूषकों की एक बड़ी विविधता के लिए दोनों मनुष्यों और वंय जीवन में व्यापक हैं4,5. ecotoxicology और पर्यावरण विषविज्ञान के ऐतिहासिक ध्यान के लिए घातक परीक्षण था, एक रासायनिक जोखिम, तीव्र जोखिम, और जोखिम के शारीरिक प्रभाव,6 अस्तित्व पर प्रदूषकों के प्रभाव को मापने का एक साधन के रूप में, 7 , 8 , 9 , 10. यद्यपि वहां नैतिक और गैर पशु परीक्षण के लिए इनवेसिव दृष्टिकोण की ओर एक बदलाव है, वर्तमान दृष्टिकोण की वजह से भूमिका है कि विकास, आपात संपत्तियों, और बाहरी कारकों के रूप में सीमित है (जैसे जनसंख्या स्तर के रूप में और पारिस्थितिकी तंत्र स्तर बातचीत) मध्यस्थता में पारिस्थितिकी महत्वपूर्ण अंतिमबिंदु8खेलने. इसलिए, वहां विधियों है कि एक और अधिक समग्र दृष्टिकोण को शामिल करने की आवश्यकता है वंय जीवन त्याग और प्रयोगशाला में/रीढ़ ।

इस तरह के Drosophila melanogasterके रूप में Invertebrate मॉडल सिस्टम, एक आकर्षक विकल्प विषाक्तता परीक्षण के लिए एक अधिक समग्र दृष्टिकोण की आवश्यकता को संबोधित कर रहे हैं । melanogaster, मूल रूप से एक सदी पहले11के बारे में मानव-संबंधित आनुवंशिक अनुसंधान के लिए एक invertebrate मॉडल प्रणाली के रूप में विकसित किया गया था । d. melanogaster अब प्रमुखता से कई कारणों के लिए एक हड्डीवाला मॉडल विकल्प के रूप में प्रयोग किया जाता है: 1) डी. melanogaster और मनुष्यों के बीच जीन और रास्ते के संरक्षण; 2) हड्डीवाला मॉडल की तुलना में कम पीढ़ी के समय; 3) रखरखाव की सस्ती लागत; 4) बड़े नमूना आकार पैदा करने में आसानी; और 5) phenotypic की बहुतायत-और पारिस्थितिकी प्रासंगिक समापन11,12,13,14,15,16,17 परीक्षण के लिए उपलब्ध .

कई प्रयोगशालाएं11,15,16,17,18,19,20,21,22, 23 , 24 , 25 अब melanogaster का उपयोग कर रहे है विषाक्तता परीक्षण के लिए एक हड्डीवाला मॉडल विकल्प के रूप में मानव पर प्रदूषण के प्रभावों को समझते हैं । Drosophila के स्थानीय जंगली प्रजातियों का उपयोग किया जा सकता है, के रूप में अच्छी तरह से, वंय जीवन के लिए विषाक्तता मॉडल के रूप में (और मानव) पारिस्थितिकी का जवाब देने के लिए, व्यवहार-, और evolutionarily-संगठन के कई जैविक स्तरों पर प्रासंगिक सवाल । एक मॉडल के रूप में Drosophila जीनस के भीतर प्रजातियों का उपयोग करना, कई मध्यम श्रेणी का अंतिमबिंदु संभव11,15,16,18,19,20 ,21,22,23,24,25। इसके अलावा, Drosophila मॉडल का उपयोग कर, toxicologists कर सकते हैं: 1) नैतिकता की दृष्टि से संगठन के कई जैविक स्तर पर कड़ी प्रभाव; 2) आपात कारकों और विकास की भूमिका को शामिल; 3) अध्ययन पारिस्थितिकी-महत्वपूर्ण अंतिमबिंदु (चिकित्सा के अलावा-महत्वपूर्ण अंतिमबिंदु); 4) एक साथ कई तनाव परीक्षण; 5) और परीक्षण लंबी अवधि के multigenerational (जैसे विकासवादी और transgenerational) तनाव के निहितार्थ । इसलिए, एक मॉडल प्रणाली के रूप में Drosophila का उपयोग करने में सक्षम बनाता है दृष्टिकोण के एक भीड़, प्रयोगशाला में डी. melanogaster की नस्ल उपभेदों के साथ यंत्रवत दृष्टिकोण का अध्ययन करने के लिए सीमित नहीं है ।

इस पत्र में, हम विभिंन विषाक्तता प्रश्नों के उत्तर देने के लिए Drosophila का पालन और संग्रह करने के तरीके प्रस्तुत करते हैं । अधिक विशेष रूप से, हम 1 के लिए पद्धति का वर्णन) एक या एक से अधिक प्रदूषकों के साथ मध्यम सजी में Drosophila पालन; 2) विकास के दौरान एकत्रित Drosophila (उदाहरण के लिए भटक तीसरे instar लार्वा, pupal मामलों, नव-eclosed वयस्कों, और परिपक्व वयस्कों); और 3) प्रदूषित माध्यम में Drosophila संगोपन का परीक्षण करने के लिए पुनर्जनन और transgenerational संचरण, साथ ही दीर्घकालिक विषाक्त जोखिम के विकासवादी निहितार्थ । इस प्रोटोकॉल का उपयोग करते हुए, पिछले लेखकों18,19,20,21,22,23,24,25 ने बताया है विभिंन शारीरिक, आनुवंशिक, और विकास के नेतृत्व के व्यवहार प्रभाव (पीबी2 +) एक्सपोजर । इस प्रोटोकॉल toxicologists एक और समग्र विषाक्तता दृष्टिकोण है, जो समझने के लिए कैसे प्रदूषक एक कभी तेजी से प्रदूषित वातावरण में दोनों मनुष्यों और वंय जीवन के लिए जोखिम कारक है का उपयोग करने के लिए सक्षम बनाता है ।

Protocol

निंनलिखित प्रोटोकॉल एक प्रयोगात्मक दूषित मध्यम पर Drosophila जीनस में पीछे प्रजातियों के लिए इस्तेमाल किया जब एक विष की मौखिक घूस उचित है प्रोटोकॉल है; जोखिम के अंय रूपों संभव Drosophila मॉडल11,<su…

Representative Results

द्वारा मौखिक रूप से एक contaminant (ओं) को विकास के दौरान Drosophila उजागर, विभिंन विषाक्तता प्रश्न जैविक संगठन के विभिंन स्तरों पर Drosophila उजागर द्वारा परीक्षण किया जा सकता है । यह खंड प्रतिनिधि परिण?…

Discussion

Drosophila melanogaster melanogaster और13,14के बीच जीन और रास्ते के व्यापक संरक्षण के कारण जैविक प्रक्रियाओं की एक सीमा के लिए एक शक्तिशाली मॉडल के रूप में स्थापित किया गया है । एक ही कारण है कि यह चि?…

Disclosures

The authors have nothing to disclose.

Acknowledgements

इस प्रकाशन को कोलोराडो राज्य विश्वविद्यालय को शिक्षा विभाग (पीआर पुरस्कार #P031C160025-17, परियोजना शीर्षक: 84.031 सी) से अनुदान द्वारा समर्थित किया गया-Pueblo (CSU-Pueblo) समुदाय सक्रिय स्टेम सगाई (सी-आधार) का निर्माण करने के लिए । हम वर्तमान जूलॉजी और Elsevier प्रतिनिधि पिछले पत्र में प्रकाशित परिणाम का उपयोग करने के अधिकार प्रदान करने के लिए, साथ ही साथ हमें इस प्रोटोकॉल को प्रकाशित करने का अवसर प्रदान करने के लिए जौव के संपादकों को धंयवाद । हम भी सी आधार कार्यक्रम, डॉ ब्रायन Vanden Heuvel (सी-आधार और जीव विज्ञान विभाग, CSU-Pueblo), CSU-Pueblo जीवविज्ञान विभाग, थॉमस Graziano, डॉ बर्नार्ड Possidente (जीवविज्ञान विभाग, Skidmore कॉलेज), और डॉ क्लेयर Varian रामोस का शुक्रिया अदा करना चाहूंगा (जीव विज्ञान विभाग, कोलोराडो राज्य विश्वविद्यालय-Pueblo) उनके समर्थन और सहायता के लिए ।

Materials

Carolina Biological Instant Drosophila Medium Formula 4-24 Carolina Biological 173204
Drosophila vials, Narrow (PS), Polystyrene, Superbulk, 1000 vials/unit Genessee Scientific 32-116SB Used to store flies
Flugs Closures for vials and bottles, Narrow plastic vials Genessee Scientific 49-102 Used to store flies
Cardboard trays, trays only, narrow Genessee Scientific 32-124 Used to organize populations of flies
Cardboard trays, dividers only, narrow Genessee Scientific 32-126 Used to organize populations of flies
Thermo Scientific Nalgene Square Wide-Mouth HDPE Bottles with Closure Fischer Scientific 03-312D Useful for storage of contaminants
Thermo Scientific Nalgene Color-Coded LDPE Wash Bottles Fischer Scientific 03-409-17C Useful for storage of contaminants
Eppendorf Repeater M4 Manual Handheld Pipette Dispenser Fischer Scientific 14-287-150 Used to prepare medium
Combitips Advanced Pipetter Tips – Standard, Eppendorf Quality Tips Fischer Scientific 13-683-708 Used to prepare medium
Flypad, Standard Size (8.1 X 11.6cm) Genessee Scientific 59-114 Used to anesthetize flies
Flystuff foot valve Genessee Scientific 59-121 Used to anesthetize flies
Tubing, green (1 continguous foot/unit) Genessee Scientific 59-124G Used to anesthetize flies
Mineral Oil, Light, White, High Purity Grade, 500 mL HDPE Bottle VWR 97064-130 Used to make a morgue
Glass Erlenmeyer Flask Set – 3 Sizes – 50, 150 and 250ml, Karter Scientific 214U2 Walmart Not applicable Used to make a morgue
BGSET5 Glass Beaker Set Of 5 Walmart
Inbred or wildtype line of Drosophila Bloomington Drosophila Stock Center at Indiana University https://bdsc.indiana.edu
Wild popultions of Drosophila UC San Diego Drosophila Stock Center https://stockcenter.ucsd.edu/info/welcome.php
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Peterson, E. K., Long, H. E. Experimental Protocol for Using Drosophila As an Invertebrate Model System for Toxicity Testing in the Laboratory. J. Vis. Exp. (137), e57450, doi:10.3791/57450 (2018).
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